KR20220026583A - 공급 탱크로부터 수용 탱크로 유체를 이송하는 장치 - Google Patents

공급 탱크로부터 수용 탱크로 유체를 이송하는 장치 Download PDF

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맥심 고셋
아르노 부비에
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가즈트랑스포르 에 떼끄니가즈
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Abstract

발명의 명칭: 공급 탱크로부터 수용 탱크로 액체를 이송하기 위한 장치. 공급 탱크(10)로부터 수용 탱크(20)로 유체를 이송하기 위한 장치(0)로서, 이송 장치는 수용 탱크(20)에 액체를 로딩하기 위한 적어도 하나의 파이프(3) 및 가스의 리턴을 위한 적어도 하나의 파이프(4)를 포함하며, 가스 리턴 파이프(4)는 공급 탱크(10)의 압력에 매우 근접하거나 또는 상당히 상이한 압력에서 수용 탱크(20)에 수용된 가스를 이송할 수 있게 한다.

Description

공급 탱크로부터 수용 탱크로 유체를 이송하는 장치
본 발명은 유체를 이송하기 위한 장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 제 1 구조물과 제 2 구조물 사이에서 액체의 이송에 관한 것이다.
바지선을 사용하여 액체 천연 가스(LNG)를 정박하거나 또는 연안에 있는 선박에 공급하는 것은 공지되어 있다. 이러한 바지선은 특히 이러한 LNG가 선박을 추진하기 위한 연료로 사용될 때 이러한 LNG를 공급하는 재공급 선박의 역할을 한다. 따라서, 이러한 바지선은 LNG 저장 탱크, 특히 대기압 및 -163℃에서 LNG를 저장하기 위한 멤브레인 탱크를 포함한다.
바지선은 통상적으로, 액체 상태의 유체를 이송하기 위해 선박의 탱크에 연결된 액체 로딩 파이프와, 액체 위상의 로딩 동안에 선박의 탱크에 존재하는 가스 위상을 배기하는 것 그리고 바지선 내의 안정적인 압력을 유지하기 위해서 바지선의 탱크 내로 이러한 가스 위상을 주입하는 것 양자를 가능하게 하는 가스 리턴 파이프를 구비하는, 유체를 이송하기 위한 장치를 구비한다.
선박의 탱크의 압력과 바지선의 탱크가 견딜 수 있는 압력 사이의 압력 차이가 확인되면 문제가 발생한다. 특히, 바지선의 탱크는 많거나 적은 대기압에서 LNG를 저장한다. 그 부분을 위해, 선박의 탱크는 대기압에서, 특히 멤브레인 탱크에서, 또는 더 높은 압력에서, 특히 구형 또는 원통형 탱크로 알려진 탱크에서 LNG를 저장할 수 있다. 바지선 멤브레인 탱크를 사용하여 선박의 구형 탱크를 로딩할 때, 너무 높은 압력은 바지선의 멤브레인 탱크가 손상될 수 있기 때문에 가스 리턴의 사용이 복잡해지거나 금지될 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 높은 압력이 가해진 탱크를 갖는 탱크 상에 그리고 대기 압력에서의 탱크를 갖는 선박 양자에 LNG를 로딩하는 데 사용할 수 있는 유체 이송 장치를 제공하는 것이다. 따라서, 본 발명은 액화 가스를 제 1 구조물의 공급 탱크로부터 제 2 구조물의 수용 탱크로 이송하기 위한 장치로서, 상기 구조물 중 적어도 하나는 부유식 구조물(floating structure)이며, 이송 장치는 수용 탱크에 액체를 로딩하기 위한 적어도 하나의 파이프, 및 수용 탱크에 존재하는 가스를 공급 탱크를 리턴시키기 위한 적어도 하나의 파이프를 포함하는, 유체 이송 장치에 있어서, 가스 리턴 파이프는 적어도 하나의 압력 조절 시스템을 포함하며, 상기 압력 조절 시스템은 가스를 팽창시키기 위한 팽창 부재가 장착된 적어도 하나의 제 1 분기부와, 팽창 부재와 평행하게 배치되고, 제 2 분기부에서 가스의 순환을 허용하거나 또는 차단하도록 구성된 밸브가 장착된 제 2 분기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 이송 장치를 커버한다.
공급 탱크는 특히 바지선과 같은 부유식 구조물의 탱크일 수 있고, 수용 탱크는 액화 가스 이송 선박의 탱크일 수 있으며, 상기 탱크는 이러한 연료를 선박의 소비 부재, 예를 들어 추진 시스템에 공급하기 위한 연료 저장소로서 사용된다. 따라서, 공급 탱크는 수용 탱크를 충전하기 위해 이송될 유체가 취해지는 탱크를 형성한다. 공급 탱크 또는 수용 탱크는 또한 액체 가스를 로딩하기 위한 육상 탱크 또는 트레인, 또는 해상으로 운송되는 액화 가스를 수용하기 위한 육상 탱크 또는 트레인과 같은 육상 구조물의 것일 수 있다.
공급 탱크로부터 수용 탱크까지로 디캔팅되는(decanted) 액체 가스는 액화 천연 가스(LNG)일 수 있으며, 다음에 리턴 파이프는 LNG의 가스 위상을 통과한다. 따라서, 유체 이송 장치는 액체 로딩 파이프를 통과하여 공급 탱크로부터 수용 탱크까지 LNG를 이송하는 것을 가능하게 한다.
수용 탱크를 로딩하는 동안, 충전 단계 동안 수용 탱크의 압력이 상승하지 않도록 충전하는 동안 가스를 배기할 필요가 있으며, 이와 같은 압력의 상승은 역압을 가하는 것에 의해 수용 탱크의 충전을 느리게 한다. 이러한 압력 상승은 이러한 탱크가 멤브레인 수용 탱크인 경우 수용 탱크를 손상시킬 수 있다.
유사하게, 수용 탱크를 충전하는 이러한 작업 동안, 내부에 음압이 발생하는 것을 회피하기 위해서 공급 탱크 내의 압력을 안정화시킬 필요가 있다. 본 발명에 따른 이송 장치는 충전과 양립할 수 있는 흐름 및 압력에서 가스가 공급 탱크로 리턴되게 함으로써 이러한 상황을 회피한다. 이는 수용 탱크와 공급 탱크를 연결하여 수용 탱크로부터 공급 탱크로 가스를 이송할 수 있도록 하는 가스 리턴 파이프의 역할이다.
탱크는 유사한 압력 또는 상당히 상이한 압력을 가질 수 있으며, 후자의 시나리오에서는 공급 탱크에 들어가기 전에 가스 압력을 조정해야 한다. 따라서, 압력 조절 시스템은 유사한 압력 또는 상이한 압력의 경우 상이한 통로를 만들어 이러한 압력 조정을 허용한다.
따라서, 제 1 분기부는 가스 팽창 부재를 포함하는 반면, 제 2 분기부는 제 2 분기부에서 가스의 순환을 허용하거나 또는 차단하도록 구성된 밸브를 포함한다. 팽창 부재는 공급 탱크에서 도착하는 가스에 압력 강하를 발생시키는 반면, 제 2 분기부에서 가스의 순환을 허용하거나 또는 차단하도록 구성된 밸브는 개방되거나 또는 폐쇄되지만 그 사이에 결코 있지 않다는 점에서 전부 또는 전무 밸브(all-or-nothing valve)이다. 다음 텍스트에서, 제 2 분기부에서 가스의 순환을 허용하거나 또는 차단하도록 구성된 이러한 밸브를 제 1 밸브라고 한다. 따라서, 상기 제 1 밸브는 수용 탱크로부터 나오는 가스가 압력 강하 없이 통과하도록 한다. 따라서, 이러한 제 1 밸브는 압력 강하를 생성하지 않기 때문에 가스의 더 빠른 리턴을 허용한다. 따라서, 제 1 밸브를 지지하는 분기부에서 순환하는 가스의 유량은 팽창 부재를 지지하는 분기부에서 순환하는 가스의 유량보다 더 크다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 제어 장치는 가스 리턴 파이프에서 측정된 제 1 압력에 따라서 제 2 분기부에서 가스의 순환을 허용하거나 또는 차단하도록 구성된 밸브를 작동시킨다.
제 1 압력은 예를 들어 압력 조절 시스템의 하류에서 측정될 수 있다.
하류, 상류라는 용어는 가스 리턴 파이프의 가스 순환 방향과 관련하여 규정된다. 하류, 상류라는 용어는 가스 리턴 파이프의 가스 순환 방향, 즉 수용 탱크에서 공급 탱크로의 가스 순환 방향에 따라서 가스 리턴 파이프의 요소들의 위치를 나타내는 데 또한 사용할 수 있다.
제어 장치는 특히 공급 탱크의 제 1 압력을 측정하기 위한 측정 장치와, 측정 장치에 의해 측정된 압력에 따라서 제 2 분기부에서 가스의 순환을 허용하거나 또는 차단하도록 구성된 밸브를 개방 또는 폐쇄하기 위한 공압 또는 유압 제어 부재로 구성된다.
본 발명의 대안적인 특징에 따르면, 제 1 압력은 압력 조절 시스템의 상류에서 측정될 수 있다. 상류는 압력이 수용 탱크의 출구에서 그리고 압력 조절 시스템 이전에 측정된다는 의미로 이해된다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 압력 조절 시스템은, 가스 리턴 파이프에서 측정된 제 1 압력이 제 1 안전 임계값(first safety threshold)보다 높아 가스가 팽창 부재를 통과할 때, 제 2 분기부에서 가스의 순환을 허용하거나 또는 차단하도록 구성되는 밸브 자체가 폐쇄 상태로 유지되도록 구성된다. 다시 말해, 시스템은 가스 리턴 파이프에서 측정된 압력이 제 1 안전 임계값보다 높을 때 리턴 가스가 팽창 부재를 통과하도록 강제한다. 제 1 안전 임계값은, 예를 들어 0.63barg로 설정된다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 압력 조절 시스템은, 가스 리턴 파이프에서 측정된 제 1 압력이 제 1 안전 임계값 이하일 때, 제 2 분기부에서 가스의 순환을 허용하거나 또는 차단하도록 구성된 밸브가 개방 상태로 유지되도록 구성된다. 이러한 상황에서, 팽창 부재에 비해 압력 강하가 발생하지 않는 제 1 밸브의 이점을 얻을 수 있다. 따라서, 가스 유량을 높은 수준으로 유지할 수 있으며, 이에 의해 수용 탱크를 충전하는 시간을 줄일 수 있다. 제 1 안전 임계값은 위에서 언급한 것과 동일하며, 예를 들어 0.63barg로 설정된다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 팽창 부재는 기계적으로 제어된다. 다음에, 팽창 부재는 작업자가 팽창 부재, 예를 들어 탭과 같은 기계적 요소 상에서 직접 수동으로 작동할 수 있는 요소를 가지며, 따라서 팽창 부재의 하류의 압력을 조절하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 팽창 부재는 특히 가스 리턴 파이프에서 순환하는 가스에 대해 0.250bar의 최소 압력 강하를 발생시키는 것을 가능하게 하고, 이러한 압력 강하는 또한 팽창 부재의 기계적 제어에 의해 조정 가능하다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 공급 탱크는 0.05barg와 0.700barg 사이의 압력에서 작동하도록 구성되는 반면, 수용 탱크는 0.05barg와 10barg 사이의 압력에서 작동하도록 구성된다.
환언하면, 공급 탱크는 멤브레인 탱크로 구성되는 반면, 수용 탱크는 유형 B 또는 C 탱크와 같은 임의의 유형의 탱크일 수 있다.
공급 탱크에서 측정된 제 1 압력과 압력 조절 시스템의 상류의 압력에 대응하는 하류 압력은 팽창 부재의 기계적 제어에 의해 이러한 한계값 사이에서 조정될 수 있다.
위의 내용은 제어 장치에 의해, 특히 압력 조절 시스템에 의해 그리고 특히 압력 조절 시스템의 하류에 배치된 그 측정 장치에 의해 측정된 압력이 제 1 안전 임계값보다 높을 때, 제 1 밸브가 제어 장치의 공압 또는 유압 장치의 작용 하에 폐쇄되는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 이러한 구성은 가스가 가스 리턴 파이프의 제 1 분기부, 즉 팽창 부재를 통해 통과하도록 하여, 가스가 공급 탱크에 들어가기 전에 압력 강하에 의해 가스의 압력을 감소시키는 것을 가능하게 한다.
압력 조절 시스템의 하류에서 측정 장치에 의해 측정된 압력이 제 1 안전 임계값 이하일 때 공압 또는 유압 제어 장치는 제 1 밸브를 개방 상태로 유지한다. 이러한 구성은 가스가 압력 강하 없이 가스 리턴 파이프의 제 2 분기부의 제 1 밸브를 통과할 수 있도록 하여, 가스 리턴을 향상시킬 수 있고, 그에 따라 수용 탱크를 충전하는 데 필요한 시간을 단축할 수 있다.
제 1 압력 측정 부재는 공급 탱크에서 지배적인 제 1 압력을 측정하고, 이를 작업자가 규정한 최대 압력 값에 대응하는 제 4 안전 임계값과 비교할 수 있게 한다. 이러한 제 4 안전 임계값은 0.63barg로 설정할 수 있으며, 이를 초과하면 제 1 응답 부재가 활성화된다. 따라서, 제 1 응답 부재는 신호를 전송하여 압력 제어 밸브를 폐쇄함으로써 제 1 측정 부재에 의해 측정된 제 4 안전 임계값의 이러한 초과에 응답한다.
제 2 압력 측정 부재는 공급 탱크에서 지배적인 제 1 압력을 측정하고, 이를 작업자가 규정한 최대 압력 값에 대응하는 제 5 안전 임계값과 비교할 수 있게 한다. 이러한 제 5 안전 임계값은 0.65barg로 설정할 수 있으며, 이 임계값을 초과하면 제 2 응답 부재가 활성화된다. 따라서, 제 2 응답 부재는 압력 제어 밸브가 폐쇄되도록 신호를 전송하는 것을 가능하게 한다.
제 2 압력 측정 부재는 또한 제 3 응답 부재와 통신한다. 제 3 응답 부재는 제 2 측정 부재에 의해 측정된 제 1 압력이 0.67barg와 동일한 제 6 안전 임계값을 초과할 때 제 2 측정 부재에 의해 활성화된다. 다음에, 제 3 응답 부재는 압력 제어 밸브가 폐쇄 상태를 유지하도록 압력 제어 밸브에 신호를 전송하고, 또한 가스 리턴 파이프의 단부에 배치된 해제 밸브에 신호를 보내고, 신호는 상기 해제 밸브를 개방한다. 해제 밸브를 개방하면 벤트 튜브를 통해 공급 탱크의 가스를 공급 탱크 밖으로, 즉 대기 중으로 배출할 수 있다. 따라서, 공급 탱크 외부의 가스 배출은 상기 공급 탱크에서 지배적인 압력을 감소시키는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 팽창 부재는, 그 값의 범위가 제 1 값과 제 2 값 사이인 가스의 입구 압력을 관리하고 그리고 그 값의 범위가 제 3 값과 제 4 값 사이인 가스 출구 압력을 설정하도록 구성된다.
제 1 값은 예를 들어 0.05barg일 수 있고, 제 2 값은 9barg일 수 있다. 제 2 값은 팽창 부재에 의해 관리될 수 있는 가스의 최대 압력 값에 대응한다. 제 3 값은 예를 들어 0.05barg일 수 있고, 제 4 값은 0.8barg일 수 있다.
상기로부터 팽창 부재는 제 1 분기부에서 순환하는 가스의 압력에서 압력 강하를 발생시킨다는 것이 이해될 것이다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 제 2 분기부에서 가스의 순환을 허용하거나 또는 차단하도록 구성된 밸브는 가스의 제 5 압력 값까지 제 2 분기부에서 가스 순환을 허용하며, 상기 제 5 값은 제 1 값보다 높고, 제 4 값보다 낮다.
제 5 값은 0.63barg와 같을 수 있고 그리고 제 1 값보다 높을 수 있지만, 제 1 분기부의 팽창 부재를 떠나는 압력의 최대 값에 대응하는 제 4 값보다 엄격하게 작을 수 있다. 따라서, 제 5 값은 공급 탱크에 지배적인 제 1 압력과 유사하다. 제 1 밸브는 그 압력이 0.63barg의 제 5 값과 실질적으로 동일한 가스가 통과하도록 허용하고, 제 1 밸브는 공급 탱크에 들어가기 전에 가스 리턴 파이프에서 순환하는 가스에 압력 강하를 생성하는 것을 가능하게 하지 않는 것으로 이해될 것이다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 가스 리턴 파이프는 압력 조절 시스템과 공급 탱크 사이에 배치된 압력 제어 밸브를 포함한다.
압력 제어 밸브는 공급 탱크의 입구에서 압력을 안정화하기 위해 가스 리턴 파이프에서 순환하는 가스를 팽창시키도록 구성된 팽창 밸브이다. 보다 구체적으로, 압력 제어 밸브는 압력 조절 시스템의 출구에서 가스의 압력 강하를 생성하는 것을 가능하게 한다. 이를 위해, 압력 제어 밸브는 공급 탱크의 허용 가능한 입구 압력을 규정하는 선박의 운영자에 의해 전기적으로 구동되는 제어 인터페이스를 포함한다. 따라서, 압력 제어 밸브는, 예를 들어 압력 조절 시스템의 제어 장치가 오작동하는 경우 또는 압력 조절 시스템의 출구에서 가스의 압력 강하가 공급 탱크로 유입하기에 충분하지 않은 것이 입증될 때, 압력 조절 시스템과 관련하여 안전 역할을 한다. 따라서, 압력 제어 밸브는 3개의 압력 측정 부재를 포함할 수 있으며, 모두 유체 이송 장치의 상이한 지점에서 압력 조절 시스템의 하류에 배치된다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 압력 제어 밸브는, 그 값의 범위가 제 3 값과 제 4 값 사이인 가스의 입구 압력을 관리하며 그리고 그 값의 범위가 제 4 값보다 낮은 제 6 값과 제 3 값 사이인 가스 출구 압력을 설정한다.
제 6 값은 예를 들어 0.4barg와 같을 수 있다. 따라서, 압력 제어 밸브는 압력 조절 시스템을 떠날 때 가스 리턴 파이프에서 순환하는 가스의 압력을 최종적으로 조정할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 제 3 값과 제 6 값 사이의 압력은 공급 탱크에 허용되는 압력이다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 가스 리턴 파이프는, 수용 탱크와 압력 조절 시스템 사이에 배치되고, 압력 제어 밸브와 공급 탱크 사이에서 측정된 가스 압력이 제 6 값보다 높은 값으로 제 2 안전 임계값을 초과할 때 가스 리턴 파이프 내의 가스의 순환을 차단하도록 구성되는 안전 장치를 포함한다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 안전 장치는 수용 탱크와 안전 장치 사이에서 측정된 가스 압력이 제 2 값보다 높은 값으로 제 3 안전 임계값을 초과할 때 가스 리턴 파이프 내의 가스의 순환을 차단하도록 구성된다.
안전 장치는 압력 조절 시스템과 공급 탱크 사이에 배치된 제 1 압력 측정 요소를 포함한다. 따라서, 제 1 압력 측정 요소는 가스 리턴 파이프에서 순환하는 가스의 압력, 특히 공급 탱크에서 지배적인 압력을 측정하고, 이를 제 7 값에 대응하는 제 2 안전 임계값과 비교하도록 구성된다. 제 7 값은 0.66barg와 같을 수 있다.
안전 장치는 수용 탱크와 압력 조절 시스템 사이에 배치된 제 2 압력 측정 요소를 포함한다. 따라서, 제 2 압력 측정 요소는 가스 리턴 파이프에서 순환하는 가스의 압력을 측정하고, 이를 9barg와 동일한 제 2 값에 대응하는 제 3 안전 임계값과 비교하도록 구성된다.
따라서, 안전 장치는 2개의 측정 요소를 포함할 수 있으며, 압력 조절 시스템의 하류 압력을 측정하기 위한 제 1 요소는 측정된 압력이 제 7 값으로 설정된 제 2 안전 임계값에 도달할 때 수용 탱크의 출구에 위치된 안전 밸브를 폐쇄하는 것을 가능하게 한다. 압력 조절 시스템의 상류의 압력을 측정하기 위한 제 2 요소, 즉 수용 탱크의 출구의 리턴 파이프는 제 2 값에 대응하는 제 3 안전 임계값보다 높은 압력이 측정되는 경우 수용 탱크의 출구에 위치한 안전 밸브를 폐쇄하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 제 3 안전 임계값은 제 1 안전 임계값보다 높은 것으로 규정된다. 보다 구체적으로, 제 3 안전 임계값은 공급 탱크에 의해 허용되는 수준으로 압력을 더 이상 낮출 수 없는 팽창 부재에 의해 더 이상 관리될 수 없는 제 2 값에서의 압력에 대응한다.
이송 장치는 가스 리턴 파이프 상에 배치된 적어도 하나의 격리 밸브를 포함할 수 있다.
격리 밸브는 수동 제어 밸브로 궁극적인 안전 기능을 갖추고 있다. 특히 위에서 언급한 가스 리턴 파이프의 다른 안전 시스템이 오작동하는 경우 작업자가 수동으로 폐쇄한다.
본 발명은 또한 상기 특징들 중 어느 하나를 포함하는 유체를 이송하기 위한 적어도 하나의 장치, 및 액체 상태의 가스, 유리하게는 액체 상태의 천연 가스를 수용하도록 의도된 적어도 하나의 탱크를 포함하는 구조물을 포함한다. 탱크는 구조물의 공급 탱크 또는 수용 탱크일 수 있고, 본 발명에 따른 유체 이송 장치는 유리하게 부유식 구조물 상에 배치된다.
부유식 구조물은 특히 메탄 탱커, 컨테이너선, 벌크선 또는 유람선과 같은 항구의 선박을 벙커링하는 역할을 하는 공급 탱크를 포함하는 바지선일 수 있다. 이러한 경우, 수용 탱크는 부유식 구조물의 추진을 위한 연료 저장소일 수 있다.
본 발명은 또한 액체 천연 가스를 수납하도록 구성된 수용 탱크를 포함하는 적어도 하나의 구조물, 및 적어도 공급 탱크를 포함하는 이전 특징부에 기재된 적어도 하나의 구조물을 조합하는, 액체 천연 가스를 로딩하기 위한 시스템으로서, 이들 구조물 중 적어도 하나는 부유식 구조물인 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 또한 공급 탱크로부터 수용 탱크로 액체 천연 가스를 이송하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은 이송 장치와 관련된 이전 특징부 중 어느 하나에 따른 유체 이송 장치를 사용한다.
이송 방법의 일 특징에 따르면, 제 2 분기부에서 가스의 순환을 허용하거나 또는 차단하도록 구성된 밸브는, 예를 들어 압력 조절 시스템의 상류 또는 하류에서 가스 리턴 파이프에서 측정된 제 1 압력이 제 1 안전 임계값보다 높아 가스가 팽창 밸브를 통과할 때 폐쇄 상태로 유지되거나, 또는 제 2 분기부에서 가스의 순환을 허용하거나 또는 차단하도록 구성된 밸브는, 예를 들어 압력 조절 시스템의 상류 또는 상류에서 가스 리턴 파이프에서 측정된 제 1 압력이 제 1 안전 임계값 이하일 때 개방 상태로 유지된다.
본 발명의 추가 특징, 세부사항 및 이점은 다음의 설명, 및 첨부된 개략도를 참조하여 비제한적인 표시로 제공되는 몇몇 예시적인 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 유체를 이송하기 위한 장치의 개략도이다.
도 2는 제 1 구성에서의 도 1의 유체 이송 장치의 구성 압력 조절 시스템의 개략도이다.
도 3은 제 2 구성에서의 본 발명에 따른 유체 이송 장치의 구성 압력 조절 시스템의 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 유체 이송 장치의 가스 리턴 파이프의 조립 모식도이다.
본 발명의 특징, 변형 및 상이한 실시예는 서로 양립할 수 없거나 배타적이지 않다면 다양한 조합으로 서로 조합될 수 있다. 특히, 이러한 특징부의 선택이 기술적 이점을 부여하거나 또는 선행 기술로부터 본 발명을 구별하기에 충분하다면, 설명된 다른 특징부와 별개로, 아래에 설명된 특징부의 선택만을 포함하는 본 발명의 변형을 상상하는 것이 가능할 것이다.
도 1은 공급 탱크(10)를 포함하는 제 1 구조물(1)과, 수용 탱크(20)를 포함하는 제 2 구조물(2)을 도시한다. 도시된 실시예에서, 제 1 구조물(1)은 부유식 구조물이고, 특히 바지선일 수 있다. 마찬가지로, 제 2 구조물(2)은 부유식 구조물이며, 예를 들어 메탄 탱커, 벌크선, 컨테이너선 또는 유람선 유형의 선박일 수 있다. 대안적으로, 구조물 중 적어도 하나는 육상 구조물일 수 있다.
공급 탱크(10)는 액체 화물, 특히 0.05barg 내지 0.700barg의 제 1 압력(P1)에서 그리고 -163℃와 -155℃ 사이의 온도에서 액체 상태의 천연 가스를 수납하는 제 1 내부 체적(V1)을 갖는다. 이를 위해, 공급 탱크(10)는 적어도 하나의 단열 층 및 멤브레인을 포함하는 공급 탱크(10) 벽을 갖는다. 따라서, 멤브레인은 액체 화물과 접촉하는 부분을 구성하고, 탱크 벽에 대한 액체 화물의 기계적 충격을 더 잘 견딜 수 있도록 주름을 가질 수 있다. 본 발명에 따르면, 공급 탱크(10)는 1차 층 및 2차 층으로 구성된 것을 의미하는 멤브레인 탱크이며, 각각의 층은 공급 탱크(10)의 내용물을 그 외부 환경으로부터 단열하기 위해 기밀성 및 열적 단열 재료의 두께를 보장하는 멤브레인을 포함한다.
수용 탱크(20)는 액체 화물, 특히 제 2 압력(P2)에서 그리고 -163℃와 -130℃ 사이의 온도에서 액체 상태의 천연 가스를 수용하는 제 2 내부 체적(V2)을 갖는다. 제 2 압력(P2)은 공급 탱크(10)에서 지배적인 제 1 압력(P1)과 유사한 압력일 수 있다. 다음에, 수용 탱크(20)는 공급 탱크(10)의 것과 유사한 기술을 나타낼 수 있는 수용 탱크(20) 벽, 즉 최대 0.700barg의 압력을 가진 멤브레인 텡크를 포함한다. 대안적으로, 그리고 이것은 본 발명의 완전한 이점이며, 수용 탱크(20)는 1barg와 10barg 사이의 압력을 견딜 수 있는 자체-지지 벽을 갖는 탱크를 의미하는 유형 B 또는 C 기술로 제조될 수 있다. 이들 탱크는 구(sphere) 또는 프리즘 형태라는 점에서 인식될 수 있다.
제 1 부유식 구조물(1)의 목적은 제 2 부유식 구조물(2)의 수용 탱크(20)에 액체 천연 가스를 공급하는 것이다. 이를 위해, 수용 탱크(20)와 공급 탱크(10) 사이에 유체 이송 장치(0)가 배치되어, 이들을 연결한다. 유체 이송 장치(0)는 적어도 하나의 액체 로딩 파이프(3)와 가스 리턴 파이프(4)로 구성된다.
액체 로딩 파이프(3)는 제 1 부유식 구조물(1)의 공급 탱크(10)로부터 제 2 부유식 구조물(2)의 수용 탱크(20)까지 통과하도록 액체 화물이 순환하는 튜브의 형태이다. 액체 상태의 유체의 이러한 이송은 펌프(2)에 의해 영향을 받는다. 이러한 이송 동안, 공급 탱크(10)로부터 추출된 액화 천연 가스는 공급 탱크의 제 1 내부 체적(V1)을 비우는 반면에, 수용 탱크(20)에 도착하는 액화 천연 가스는 이러한 수용 탱크(20)의 제 2 내부 체적(V1)을 충전한다.
공급 탱크(10)에서, 액화 천연 가스의 하역은 공급 탱크(10)의 벽을 손상시키지 않도록 안정화하는 데 필요한 압력 변화를 초래한다. 수용 탱크(20)에서, 수용 탱크의 로딩은 제 2 내부 체적(V2) 내의 제 2 압력(P2)을 증가시킨다. 제 2 내부 체적(V2) 내의 제 2 압력(P2)의 이러한 증가는 수용 탱크(20)를 손상시킬 뿐만 아니라 디캔팅 펌프(decanting pump)(도시되지 않음)를 손상시킬 수 있으며, 이는 다음에 제 1 내부 체적(V2) 내의 역압의 균형을 맞추기 위해 보다 큰 스러스트 힘(thrust force)을 발휘해야 할 것이다. 따라서, 제 2 내부 체적(V2) 내의 이러한 압력을 낮추기 위해 수용 탱크(20)의 벙커링(bunkering) 동안 가스를 배기할 필요가 있다.
그 부분을 위해, 가스 리턴 파이프(4)는 수용 탱크(20)와 공급 탱크(10) 사이에 배치되어 이들을 연걸하게 된다.
가스 리턴 파이프(4)는 수용 탱크(20)의 벙커링 동안 가스를 제 2 내부 체적(V2)으로부터 공급 탱크(10)의 제 1 내부 체적(V1)으로 이송하는 것을 가능하게 한다. 환언하면, 충전되는 동안 그 압력의 상승을 회피하기 위해서 수용 탱크(20)로부터 비워져야 할 필요가 있는 제 2 내부 체적(V2) 내의 가스는 제 1 내부 체적(V1)의 제 1 압력(P1)을 안정화시키기 위해 공급 탱크(10)의 제 1 내부 체적(V1)으로 주입된다.
이러한 이송 장치의 이점은 특히, 대기로의 가스의 배출이 회피되고, 또한 제 1 구조물(1)의 공급 탱크(10) 내에서 안정적인 압력이 유지된다는 것이다.
전술한 바와 같이, 공급 탱크(10)는 액화 천연 가스를 저장하고 그리고 제 1 압력(P1)에서 가스 헤드스페이스를 갖는 반면, 수용 탱크(20)는 제 2 압력(P2)에서 액화 천연 가스 및 가스 헤드스페이스를 포함한다. 가스 리턴 파이프(4)의 목적은 주로 벙커링 작동 동안 공급 탱크(10) 내의 제 1 압력(P1)을 일정하게 유지하는 것이다.
수용 탱크(20) 내의 제 2 압력(P2)은 제 1 압력(P1)과 유사할 수 있지만, 제 2 압력(P2)은 또한, 제 2 구조물(2)의 수용 탱크(20)가 부하-지지 벽, 즉 10barg의 압력을 견딜 수 있는 벽을 갖는 경우 매우 상이할 수 있다. 따라서, 제 1 압력(P1)과 제 2 압력(P2)이 상이할 경우에 문제가 발생함을 이해할 수 있을 것이다. 특히, 더 높은 압력의 가스와 함께 공급 탱크(10)에 가스를 리턴하면 그것을 손상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 가스 리턴 파이프(4)는 압력 조절 시스템(5)을 갖는다. 압력 조절 시스템(5)은 가스가 통과하기 위한 제 1 분기부(branch)(51) 및 가스가 통과하기 위한 제 2 분기부(52)를 포함하는 시스템의 형태이다. 제 1 분기부(51)는 가스 팽창 부재(510)를 갖는 반면, 제 2 분기부(52)는 제 2 분기부에서 가스의 순환을 허용하거나 또는 차단하도록 구성된 밸브(520)를 구비한다.
가스 팽창 부재(510)는 기계적 제어 부재의 형태이며, 이는 작업자에 의해 작동될 수 있는 요소, 예를 들어 탭을 포함함을 의미한다. 따라서, 팽창 부재(510)는 제 1 분기부(51)를 통과하는 가스의 압력을 감소시키는 기능을 갖는다. 이에 반해, 제 2 분기부에서 가스의 순환을 허용하거나 또는 차단하도록 구성된 밸브(520)는 그것이 개방되거나 또는 폐쇄되지만 그 사이에 결코 있지 않다는 점에서 전부 또는 전무 밸브(all-or-nothing valve)이다. 이해의 편의를 위해, 제 2 분기부에서 가스의 순환을 허용하거나 또는 차단하도록 구성된 밸브(520)는 상세한 설명의 나머지 부분에서 제 1 밸브로 지칭될 것이다. 제 1 밸브(520)는 가스가 그 압력의 상당한 변경없이 제 2 분기부(52)를 통과하도록 허용한다. 따라서, 제 1 밸브(520)는, 조절 시스템(5)의 하류의 압력이 주어진 압력 임계값 아래로 유지될 때 제 1 분기부(51)의 가스 팽창 부재(510)에 대한 대안이다.
상기로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 가스 리턴 파이프(4)는, 제 2 압력(P2)이 제 1 압력(P1)과 유사할 때 뿐만 아니라 압력(P1, P2)이 매우 상이할 때 양자에서 수용 탱크(20)의 가스의 사용을 허용한다.
압력 조절 시스템(5)은 이제 유체 이송 장치의 제 1 구성을 도시하는 도 2 및 유체 이송 장치의 제 2 구성을 도시하는 도 3에 의해 보다 상세하게 설명될 것이다. 가스 리턴 파이프(4)는 압력 조절 시스템(5) 외에 다른 요소를 포함하며 그리고 이것은 도 4를 기반으로 하는 나머지 설명에서 자세히 설명될 것임을 기억해야 한다. 마찬가지로, 6개의 안전 임계값 및 7개의 상이한 값이 나머지 설명에서 비선형 방식으로 설정되지만, 번호 매김은 안전 임계값 및 상이한 값의 중요도의 순서를 임의의 방식으로 나타내는 것은 아니다.
도 2는 특히 가스 팽창 부재(510)를 포함하는 제 1 분기부(51) 및 제 1 밸브(520)를 포함하는 제 2 분기부(52)를 갖는 가스 리턴 파이프(4)의 압력 조절 시스템(5)을 도시한다.
공급 탱크(10)는 액체 천연 가스 및 탱크 헤드스페이스를 포함하며, 이는 0.4barg와 동일한 제 1 압력(P1)에서의 가스 헤드스페이스를 의미한다. 유체 이송 장치의 이러한 제 1 구성에서, 수용 탱크(20)는 제 1 압력(P1), 약 0.4barg와 유사한 제 2 압력(P2)에서 액체 천연 가스 및 그 가스 헤드스페이스를 수용한다. 따라서, 유체 이송 장치의 이러한 제 1 구성은 공급 탱크(10) 및 수용 탱크(20) 양자가 멤브레인 탱크인 상황에 대응한다.
압력 조절 시스템(5)의 제어 장치(54)는 상기 압력 조절 시스템(5)과 평행하게 위치된다. 제어 장치(54)는 특히 측정 장치(540)와, 공압 또는 유압 제어 부재(542)를 포함한다. 측정 장치(540)는 가스 리턴 파이프(4)에서 제 1 압력(P1), 즉 공급 탱크(10)의 제 1 압력(P1)을 측정할 수 있다. 보다 구체적으로, 제 1 압력(P1)은 압력 조절 시스템(5)의 하류에서 측정된다. 따라서, 공압 또는 유압 제어 부재(542)는 특히 폐쇄함으로써 제 1 밸브(520)에 작용하는 것이 가능하다. 보다 구체적으로, 공압 또는 유압 제어 부재(542)는 제어 장치(54)의 측정 장치(540)에 의해 측정된 제 1 압력(P1)에 따라 제 1 밸브(520)에 작용한다. 제 1 압력(P1)이 제 1 안전 임계값을 초과하는 경우, 공압 또는 유압 제어 부재(542)는 제 1 밸브(520)를 폐쇄한다. 이러한 제 1 안전 임계값은 예를 들어 0.63barg와 동일한 제 5 값(E)일 수 있다. 환언하면, 제 1 밸브(520)는 제 5 값(E)과 동일한 가스 입구 압력을 관리하고, 제 5 값(E)과 동일한, 즉 압력 강하 없이 가스 출구 압력을 설정한다.
수용 탱크(20)의 벙커링 동안, 공급 탱크(10)의 제 1 압력(P1)은 그것을 손상시키지 않도록 안정되고 0.63barg 미만으로 유지되어야 한다. 이를 위해, 0.63barg로 설정된 제 1 안전 임계값은 상기 값이 초과되는 경우 제 1 밸브(520)를 폐쇄하는 것을 가능하게 한다. 보다 구체적으로, 측정 장치(540)에 의해 측정된 제 1 압력(P1)이 0.63barg로 설정된 제 5 값(E)에 동일한 제 1 안전 임계값을 초과하는 경우, 측정 장치는 제 1 밸브(520)를 폐쇄하도록 공압 또는 유압 제어 부재(542)에 신호를 전송한다.
유체 이송 장치의 이러한 제 1 구성에서, 공급 탱크(10) 및 수용 탱크(20) 양자는 유사하지만 상이한 제 1 압력(P1) 및 제 2 압력(P2)에서 가스 헤드스페이스를 포함한다. 약 0.100 내지 0.150bar의 압력 차이는 일반적으로 가스가 수용 탱크(20)로부터 공급 탱크(10)까지 자유롭게 흐를 수 있도록 한다. 따라서, 가스 리턴 파이프(4)를 따른 압력이 단지 작은 변화만을 경험해야 하며 그리고 그에 따라 측정 장치(540)에 의해 측정된 제 1 압력(P1)은 0.63barg로 설정된 제 5 값(E)과 동일한 제 1 안전 임계값을 초과하지 않는다는 것이 이해될 것이다.
측정 장치(540)에 의해 측정된 제 1 압력(P1)이 제 1 안전 임계값을 초과하지 않을 때, 공압 또는 유압 제어 부재(542)는 제 1 밸브(520)를 폐쇄하지 않고, 따라서 대부분의 가스는 압력 조절 시스템(5)의 제 2 분기부(52)를 통과한다. 구체적으로, 가스는 가장 쉬운 루트를 따라 자연스럽게 통과하며, 이 경우에는 압력 강하 없이 제 1 밸브(520)를 통한 통과이다. 그럼에도 불구하고, 가스 리턴 파이프(4)에서 순환하는 가스의 최소 부분이 또한 제 1 밸브(520)가 개방될 때 제 1 분기부(51)를 통과하는 것을 기억해야 한다.
압력 제어 밸브(40)는 제어 장치(54)의 하류에 배치되고, 적어도 하나의 측정 부재 및 하나의 응답 부재, 이 경우에는 제 1 측정 부재(401a) 및 제 1 응답 부재(402a)를 포함한다. 압력 제어 밸브(40)는 보다 구체적으로 공급 탱크(10)를 지지하는 부유식 구조물에 탑재된 제어 시스템에 의해 전기적으로 제어되는 팽창 밸브이다. 특히 압력 조절 시스템(5)의 출구에서, 가스 리턴 파이프(4) 내에서 순환하는 가스의 압력을 제어 및 조정하기 위해서, 압력 제어 밸브(40)는 압력 조절 시스템(5)의 하류에 위치된다. 보다 구체적으로, 압력 제어 밸브(40)는 가스 리턴 파이프(4)에서 순환하는 가스의 압력 강하를 허용하며, 이러한 압력 강하는 팽창 부재(510)에 의해 야기되는 것보다 작지만, 공급 탱크(10) 내로의 가스 유입에는 충분하다.
비제한적인 실시예에 따르면, 압력 제어 밸브(40)는, 그 값의 범위가 제 3 값(C)과 제 4 값(D) 사이인 가스의 입구 압력을 관리하고, 그 값의 범위가 제 3 값(C)과 제 6 값(F) 사이인 가스의 출구 압력을 설정한다.
다음에 제 3 값(C) 및 제 4 값(D)은 각각 0.05barg 및 0.8barg와 동일할 수 있는 반면, 제 3 값(C)과 제 6 값(F) 사이의 가스의 출구 압력은 각각 0.05barg 및 0.4barg와 동일할 수 있다. 예를 들어 취한 이들 값으로부터, 압력 제어 밸브(40)는 약 0.700barg의 가스의 압력 강하를 야기할 수 있지만, 압력 제어 밸브가 결과적인 압력 강하를 겪지 않고 가스에 의해 또한 통과될 수 있음이 발견되었다.
따라서, 작업자는 공급 탱크(10)가 견딜 수 있는 압력에 대응하여 제 1 측정 부재(401a)에 제 4 안전 임계값을 규정한다. 따라서, 제 1 측정 부재(401a)는 작업자에 의해 설정된 압력이 존중되는 것을 보장하는 것을 가능하게 하며, 특히 압력 제어 밸브가 압력 조절 시스템(5)의 하류에서 가스 리턴 파이프(4)에서 순환하는 가스에 충분한 압력 강하를 가져왔다.
제 1 측정 부재(401a)에 의해 측정된 제 1 압력(P1)이 작업자에 의해 설정된 제 4 안전 임계값을 초과하는 경우, 제 1 응답 부재(402a)에 신호를 전송한다. 다음에, 제 1 응답 부재(402a)가 압력 제어 밸브(40)를 폐쇄하여 압력 제어 밸브(40)에 작용하여, 가스의 리턴이 관련되는 한 공급 탱크(10)를 수용 탱크(20)로부터 격리시키는 것을 가능하게 한다.
따라서, 압력 제어 밸브(40)는 제어 장치의 오작동의 경우 안전 역할을 할 뿐만 아니라 또한 공급 탱크(10)에 들어가기 전에 압력 조절 시스템(5)을 떠나는 가스의 최종 압력 강하를 초래하기 위해 제어 장치(54)의 하류에 배치된다.
유체 이송 장치의 제 2 구성은 이제 도 3을 참조하여 설명될 것이다. 위에서 설명한 가스 리턴 파이프(4) 및 압력 조절 시스템(5)의 구성 요소의 구조적 및 기능적 특징은 유체 이송 장치의 제 2 구성에 적용되는 것을 기억해야 한다. 이미 설명된 요소에 대해, 도 1 및 도 2, 및 그에 대한 설명을 참조해야 한다.
유체 이송 장치의 이러한 제 2 구성에서, 액체 천연 가스는 수용 탱크(20)에 저장되며, 수용 탱크는 약 0.4barg의 제 1 압력(P1)보다 더 높은 제 2 압력(P2)에서 가스 헤드스페이스를 포함하며, 이러한 제 2 압력(P2)은 0.63barg보다 더 높으며, 예를 들어 0.700barg와 10barg 사이이다. 따라서, 유체 이송 장치의 이러한 제 2 구성은 공급 탱크(10)가 멤브레인 탱크이고 그리고 수용 탱크(20)가 유형 B 또는 유형 C 탱크인 상황에 대응한다.
벙커링 동안, 제 2 압력(P2)에서 수용 탱크(20)에 포함된 가스는 먼저 제 2 분기부(52)의 제 1 밸브(520)를 대부분 통과할 것인데, 이는 이것이 위에서 설명된 이유로 가장 쉬운 경로이기 때문이다. 제 2 압력(P2)이 제 1 압력(P1)보다 높기 때문에, 압력 조절 시스템(5)의 하류의 압력은 증가할 것인데, 즉 0.4barg로 설정된 제 1 압력(P1)보다 높을 것이다.
압력 조절 시스템(5)의 하류에 위치된 제어 장치(54)는 그 측정 장치(540)에 의해 중간 압력을 검출하고, 다음에 중간 압력은 0.63barg로 설정된 제 5 값(E)과 동일한 제 1 안전 임계값보다 높다. 중간 압력은 압력 조절 시스템(5)과 압력 제어 밸브(40) 사이의 가스 리턴 파이프(4)에서 순환하는 가스의 압력으로 이해될 것이다. 제 1 안전 임계값의 이러한 초과에 응답하여, 제어 장치(54)의 공압 또는 유압 제어 부재(542)는 제 1 밸브(520)에 작용하여 이를 폐쇄한다.
따라서, 제 1 밸브(520)의 폐쇄는 가스가 제 2 분기부(52)를 통과하는 것을 방지하고, 가스가 제 1 분기부(51)의 팽창 부재(510)를 통과하도록 강제한다. 따라서, 팽창 부재(510)는, 그 값의 범위가 제 1 값(A)과 제 2 값(B) 사이인 가스의 입구 압력을 관리하고, 그 값의 범위가 제 3 값(C)과 제 4 값(D) 사이인 가스의 출구 압력을 설정한다. 예를 들어, 제 1 값(A) 및 제 2 값(B)은 각각 0.05barg 및 9barg일 수 있다. 따라서, 팽창 부재(510)는 제 2 압력(P2)을 받는 가스가 최소 0.250barg의 압력 강하를 겪도록 한다.
도 2에 도시된 제 1 구성에서와 마찬가지로, 압력 제어 밸브(40)는, 공급 탱크(10)의 제 1 압력(P1)이 여전히 작업자에 의해 설정된 제 4 안전 임계값 미만인 것을 체크하는 것을 가능하게 하고, 제 1 측정 부재(401a)가 상기 제 4 안전 임계값이 초과되었음을 검출하였다면, 전술한 바와 같이 압력 제어 밸브(40)를 폐쇄하는 것에 의해 작용한다.
마찬가지로, 압력 제어 밸브(40)는 이 제 2 구성에서 압력 조절 시스템(5)의 출구에서 가스에 압력 강하를 생성하는 것을 가능하게 하며, 이 경우, 압력 강하가 불충분한 경우에, 공급 탱크(10) 내로의 상기 가스의 입구를 위해 팽창 부재(510)에 의해 야기된 가스에 압력 강하를 생성하는 것을 가능하게 한다.
따라서, 압력 조절 시스템(5)은, 제 1 압력(P1)과 제 2 압력(P2)이 유사한데, 하나가 가스 흐름의 순환을 생성하기 위해 다른 하나보다 더 높아야 할 때 뿐만 아니라 이들 압력(P1, P2)이 매우 상이할 때, 특히 수용 탱크(20) 내의 가스 리턴 압력이 공급 탱크(10) 내의 가스의 압력보다 높을 때의 양자 모두에서 수용 탱크(20)로부터 공급 탱크(10) 내로 가스를 주입하는 것을 가능하게 하는 시스템이다.
가스 리턴 파이프(4)는 이제 도 2 및 도 3에서 위에 설명된 압력 조절 시스템(5)과 함께 도 4에 도시된 바와 같은 전체적인 맥락에서 설명될 것이다.
다음 설명을 이해하는 맥락에서, 위에서 설명된 바와 같이, 팽창 부재(510)는 최소 0.250barg의 압력 강하를 허용한다는 것을 기억해야 한다. 환언하면, 팽창 부재(510)는 수용 탱크(20)로부터 나오는 가스의 압력에 작용하며, 상기 가스가 적어도 약 0.8barg의 값에 도달할 때만, 이러한 값은 0.63barg와 동일한 제 1 압력(P1)에 대응하며, 여기에 팽창 부재(510)에 의해 야기된 0.250barg의 최소 압력 강하가 추가된다. 따라서, 수용 탱크(20) 내의 제 2 압력(P2)이 0.63barg와 0.8barg 사이인 경우, 팽창 부재(510)는 수용 탱크에 영향을 미치지 않을 것이라는 것이 이해될 것이다. 압력 제어 밸브(40)에 대한 필요성은 위에서 설명한 경우에 팽창 부재(510)를 떠나는 가스가 공급 탱크(10)에 들어가기 전에 상보적인 압력 강하를 발생시키는 것을 가능하게 하는 것 또한 이해될 것이다.
안전 장치(42)는 수용 탱크(20)의 출구, 즉 압력 조절 시스템(5)의 상류에 배치된다. 안전 장치(42)는 전기적으로 또는 공압적으로 제어되는 안전 밸브(420)와, 적어도 하나의 압력 측정 요소로 구성된다. 도시된 실시예에서, 안전 장치(42)는 압력 조절 시스템(5)의 하류에 위치된 제 1 압력 측정 요소(421a)와, 압력 조절 시스템(5)의 상류에 위치된 제 2 압력 측정 요소(421b)를 포함한다.
제 1 측정 요소(421a)는 가스 리턴 파이프(4) 상의 제 1 압력(P1), 보다 구체적으로 압력 조절 시스템(5)의 하류의 압력 및 그에 따라 공급 탱크(10)에서 지배적인 압력을 측정하는 것을 가능하게 한다. 제 1 측정 요소(421a)는 예를 들어 0.66barg로 설정된 제 7 값(G)을 갖는 제 2 안전 임계값을 포함한다. 상술한 바와 같이, 팽창 부재(510)는 제 2 압력(P2)이 최소 0.8barg인 경우에만 압력의 감소에 영향을 미친다. 따라서, 제 2 압력(P2)이 0.63barg와 0.8barg 사이라면 그리고 압력 제어 밸브(40)에 결함이 있고 그리고 압력 조절 시스템(5)의 출구에서 가스의 상보적 압력 강하를 일으키지 않는다면, 상기 압력(P2)은 조절 시스템(5)과 제어 밸브(40) 사이에 위치된 중간 압력을 증가시키는 경향이 있다. 따라서, 제 1 측정 요소(421a)는 팽창 부재(510)가 비활성화되는 경우에 제 1 압력(P1)이 0.66barg로 설정된 제 7 값에 도달하지 않는지 체크하는 기능을 갖는다.
따라서, 제 1 측정 요소(421a)는 제 1 압력(P1)을 측정하고, 이를 제 7 값(G)과 동일한 제 2 안전 임계값의 값과 비교한다. 측정된 압력이 0.66barg로 설정된 제 2 안전 임계값의 제 7 값(G)에 도달하면, 제 1 측정 요소(421a)는 제 1 응답 요소(422a)가 안전 밸브(420)를 폐쇄한 다음 공급 탱크(10)로의 임의의 가스 재진입을 방지한다는 점에서 전기 신호를 제 1 응답 요소(422a)에 전송한다.
그 부분에 대해, 제 2 측정 요소(421b)는 압력 조절 시스템(5)의 상류에 위치되며, 이는 수용 탱크(20)에서 지배적인 제 2 압력(P2)을 측정한다는 것을 의미한다. 제 2 측정 요소(421b)는 9barg로 설정된 제 2 값(B)과 동일한 제 3 안전 임계값을 나타낸다. 따라서, 제 2 측정 요소(412b)는 수용 탱크(20)의 출구에서 직접 가스의 제 2 압력(P2)을 측정하고, 이를 제 3 안전 임계값에 의해 고정된 값과 비교한다. 측정된 압력이 제 3 안전 임계값의 제 2 값(B)에 도달하면, 제 2 측정 요소(421b)는 제 2 응답 요소(422b)에 전기 신호를 전송해서 제 2 응답 요소가 안전 밸브(420)를 폐쇄한 다음 공급 탱크(10)로의 임의의 가스 재진입을 방지한다.
다음에, 제 3 안전 임계값의 값은 팽창 부재(510)에 의해 더 이상 관리될 수 없는 압력, 즉 공급 탱크(10)에서 예상되는 레벨까지 더 이상 낮출 수 없는 압력에 대응한다.
전술한 바와 같이, 압력 제어 밸브(40)는 제 1 측정 부재(401a)를 포함한다. 도 4에 도시된 실시예에서, 압력 제어 밸브(40)는 마찬가지로 안전 장치(42)의 제 1 측정 부재(401a)와 제 1 측정 요소(421a) 사이에 위치된 제 2 측정 부재(401b)를 포함한다. 다음에, 작업자는 예를 들어 0.65barg일 수 있는 제 5 안전 임계값을 규정할 수 있다. 다음에, 제 2 측정 부재(401b)는 가스 리턴 파이프(4) 상에서 측정된 제 1 압력(P1)을 제 5 안전 임계값의 값과 비교할 수 있게 한다. 제 2 측정 부재(401b)에 의해 측정된 제 1 압력(P1)이 제 5 안전 임계값에 도달하면, 제 2 측정 부재는 압력 제어 밸브(40)를 폐쇄하는 제 2 응답 부재(402b)에 신호를 전송한다.
제 2 측정 부재(401b)는 마찬가지로 제 3 응답 부재(402c)와 통신한다. 다음에, 제 3 응답 부재(402c)는 제 2 측정 부재(401b)에 의해 측정된 0.67barg의 값에 대응하는 제 6 안전 임계값을 포함한다. 제 2 측정 부재(401b)에 의해 측정된 제 1 압력(P1)이 제 6 안전 임계값의 값에 도달하면, 제 3 응답 부재(402c)는 강제로 폐쇄된 상태를 유지하도록 압력 제어 밸브(40)에 신호를 전송하지만, 또한 해제 밸브(403)에 신호를 전송한다. 압력 제어 밸브는 가스 리턴 파이프(4)의 단부, 즉 제 1 압력 측정 요소(421a)의 하류에 위치된 전기적으로 제어되는 밸브이다. 이러한 해제 밸브(403)의 개방은 배기 튜브(404)에 의한 대기로의 배기를 통해 공급 탱크(10)의 압력을 수용 가능한 레벨, 즉 0.63barg 미만으로 유지하는 것을 가능하게 한다.
따라서, 유체 이송 장치는 그 가스 리턴 파이프(4)를 보호하기 위한 한 세트의 수단을 구비하는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이들 보호 수단은 가스 리턴 파이프(4)를 따라 측정된 압력에 따라, 특히 공급 탱크(10)에 지배적인 제 1 압력(P1) 또는 수용 탱크(20)에 지배적인 제 2 압력(P2)에 따라 기능한다.
측정 장치(540)에 의해 측정된 제 1 압력(P1)이 0.63barg로 설정된 그 제 1 안전 임계값 이하일 때, 그것이 통신하는 공압 또는 유압 제어 부재(542)는 가스가 압력 강하 없이 제 2 분기부(52)를 통해 순환하도록 제 1 밸브(520)를 개방 상태로 둔다.
제 1 응답 부재(402a)와 연통하는 제 1 압력 측정 부재(401a)는 압력 조절 시스템(5)의 제어 장치(54)를 보호하는 것을 가능하게 하는데, 이것은 측정된 또는 추정된 제 1 압력(P1)이 작업자에 의해 설정된 제 4 안전 임계값에 도달했을 때 압력 조절 시스템(5)의 바로 하류에 위치된 제어 밸브(40)를 폐쇄하는 것을 의미한다. 일반적으로, 이러한 안전 임계값은 0.63barg로 설정된다.
수용 탱크(20) 내의 제 2 압력(P2)이 0.63barg와 0.8barg 사이이면, 공급 탱크(10)에서 지배적인 제 1 압력(P1)을 증가시킨다. 다음에 제 1 압력(P1)의 이러한 증가는 제 1 밸브(520)를 폐쇄하는 제어 장치(54)에 의해 검출된다. 다음에, 가스는 제 1 분기부(51)를 취하여, 팽창 부재(510)를 통과한다. 그러나, 팽창 부재(510)는 위에서 설명한 이유로 인해 이러한 압력의 감소에 영향을 미치지 않는다. 따라서, 0.63barg와 0.80barg 사이의 제 2 압력(P2)에서 수용 탱크(20)에 포함된 가스는 압력 제어 밸브(40)가 팽창 부재(510)의 출구에서의 가스에서 상보적인 압력 강하와 관련하여 결함이 있을 때 공급 탱크(10)에서 지배적인 제 1 압력(P1)을 증가시킨다.
제 1 압력 측정 부재(401a)에 결함이 있는 경우, 다음에 제 1 압력(P1)의 이러한 증가는, 제 2 응답 부재(402b)와 연통하여, 측정된 제 1 압력(P1)이 0.65barg로 설정된 제 5 안전 임계값에 도달할 때 압력 조절 시스템(5)의 하류에 있는 압력 제어 밸브(40)를 폐쇄하는 제 2 압력 측정 부재(401b)에 의해 검출된다. 그러나, 이러한 압력 제어 밸브(40)의 폐쇄는 수용 탱크(20)로부터 직접 가스의 유출을 방지하지 않는다.
따라서, 압력 제어 밸브(40)의 불완전한 폐쇄로 인해 제 1 내부 체적(V1)의 충전이 계속된다면, 제 1 응답 요소(422a)와 연통하는 제 1 측정 요소(421a)는 측정된 제 1 압력(P1)이 제 2 안전 임계값에 대응하는 0.66barg와 동일한 제 7 값(G)에 도달할 때 안전 장치(42)의 수용 탱크(20)의 출구에 위치된 안전 밸브(420)를 폐쇄한다.
제 1 측정 요소(421a) 및 제 1 응답 요소(422a)가 고장났다면, 제 3 응답 부재(402c)와 연통하는 제 2 측정 부재(401b)는 압력 제어 밸브(40)를 폐쇄하고 그리고 해제 밸브(403)를 개방할 수 있다. 해제 밸브(403)의 이러한 개방은 가스가 벤트 튜브(404)를 통해 대기 중으로 빠져나가도록 한다. 이러한 작용은 제 2 측정 부재(401b)에 의해 측정된 제 1 압력(P1)이 0.67barg로 설정된 제 6 안전 임계값에 도달할 때 영향을 받는다.
수용 탱크(20)에서 지배적인 제 2 압력(P2)이 0.8barg보다 높으면, 이는 공급 탱크(10)의 제 1 압력(P1)을 0.63barg 이상으로 증가시키는 경향이 있다. 다음에 제 1 압력(P1)의 이러한 증가는, 제 1 안전 임계값이 0.63barg로 설정되고 그리고 공압 또는 유압 제어 부재(542)와 조합하여 제 1 밸브(520)를 폐쇄하는 측정 장치(540)에 의해 검출된다. 다음에, 제 1 밸브(520)의 폐쇄는 가스가 공급 탱크(10)에 들어가기 전에 최소 0.250barg의 압력 강하를 겪도록 압력 조절 시스템(5)의 제 1 분기부(51)의 팽창 부재(510)를 통과하도록 가스를 강제한다.
다음에, 압력 제어 밸브(40)는 가스가 팽창 부재(510)를 통과하도록 하여 가스가 공급 탱크(10)에 들어가기 전에 가스의 압력에서 제 2 압력 강하를 유발한다.
마지막으로, 안전 장치(42)의 제 2 측정 요소(421b)에 의해 측정된 수용 탱크(20)의 출구의 압력이 예를 들어 9barg로 설정된 제 2 값(B)으로 제 3 안전 임계값에 도달한다면, 안전 밸브(420)를 폐쇄하도록 제 2 응답 요소(422b)에 의해 신호가 전송된다. 이러한 작동은 수용 탱크(20)에 포함된 가스가 공급 탱크(10)에 도달하는 것을 방지하는데, 이는 이러한 제 2 압력(P2)이 팽창 부재(510)에 의해 더 이상 관리될 수 없기 때문이다.
적어도 하나의 격리 밸브(44a, 44b, 44c)가 가스 리턴 파이프(4)를 따라 배치될 수 있다. 도시된 실시예에서, 가스 리턴 파이프(4)는 4개의 격리 밸브(44a, 44b, 44c)를 포함한다.
격리 밸브(44)는 특히 위에서 언급한 가스 리턴 파이프(4)의 전기적으로 제어되는 안전 시스템의 심각한 오작동이 발생한 경우 작업자의 동작에 의해 제어되는 수동으로 제어되는 밸브이다. 이러한 격리 밸브(44)는 수용 탱크(20)로부터 공급 탱크(10)로의 가스의 임의의 순환을 방지할 수 있게 한다.
제 1 격리 밸브(44a)는 압력 조절 시스템(5)의 상류에 배치된다. 제 2 격리 밸브(44b), 제 3 격리 밸브(44c) 및 제 4 격리 밸브(44d)는 압력 조절 시스템(5)의 하류에 배치된다.
보다 구체적으로, 제 2 격리 밸브(44b)는 압력 제어 밸브(40)의 하류 및 제 2 압력 측정 부재(401b)의 상류에 위치된다.
제 3 격리 밸브(44c)는, 특히 해제 밸브(403)가 파열되는 경우 또는 그 전기적으로 제어되는 폐쇄 시스템이 오작동하는 경우 가스 리턴 파이프(4)로부터 벤트 튜브(404)로의 가스의 임의의 순환을 방지하도록 해제 밸브(403)의 상류 및 제 1 측정 요소(421a)의 하류에 위치된다.
마지막으로, 제 4 격리 밸브(44d)는 이러한 입구와 제 1 측정 요소(421a) 사이에서 공급 탱크(10)의 입구에 위치된다. 다음에, 이러한 제 4 격리 밸브(44d)는 수용 탱크(20)의 벙커링 동안 개방되고, 상류에 위치된 전기적으로 제어되는 밸브 중 하나가 오작동하는 경우 폐쇄된다.
물론, 본 발명은 방금 설명된 실시예로 제한되지 않으며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이러한 실시예에 많은 변경이 이루어질 수 있다.
본 발명은 방금 설명된 바와 같이 설정된 목적을 명확하게 달성하고, 탱크 리턴 압력을 조절하기 위한 시스템을 제안하는 것을 가능하게 하여, 멤브레인 탱크가 장착된 부유식 구조물의 탱크, 또는 적어도 하나의 멤브레인 탱크가 장착된 다른 부유식 구조물로부터 자체-지지 탱크를 충전하는 것을 가능하게 한다. 여기에 설명되지 않은 변형은 본 발명에 따라 본 발명의 양태에 따른 유체 이송 장치를 포함하는 한, 본 발명의 맥락을 벗어나지 않고 구현될 수 있다.

Claims (16)

  1. 액화 가스를 제 1 구조물(1)의 공급 탱크(10)로부터 제 2 구조물(2)의 수용 탱크(20)로 이송하기 위한 장치(0)로서, 상기 구조물(1, 2) 중 적어도 하나는 부유식 구조물(floating structure)이며, 이송 장치(0)는 수용 탱크(20)에 액체를 로딩하기 위한 적어도 하나의 파이프(3), 및 수용 탱크(20)에 존재하는 가스를 공급 탱크(10)를 리턴시키기 위한 적어도 하나의 파이프(4)를 포함하는, 유체 이송 장치(0)에 있어서,
    가스 리턴 파이프(4)는 적어도 하나의 압력 조절 시스템(5)을 포함하며, 상기 압력 조절 시스템(5)은 가스를 팽창시키기 위한 팽창 부재(510)가 장착된 적어도 하나의 제 1 분기부(51)와, 팽창 부재(510)와 평행하게 배치되고, 제 2 분기부(52)에서 가스의 순환을 허용하거나 또는 차단하도록 구성된 밸브(520)가 장착된 제 2 분기부(52)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    유체 이송 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 리턴 파이프(4)에서 측정된 제 1 압력에 따라서, 제 2 분기부(52)에서 가스의 순환을 허용하거나 또는 차단하도록 구성된 밸브(520)를 작동시키는 제어 장치(54)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    유체 이송 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 압력 조절 시스템(5)은, 가스 리턴 파이프(4)에서 측정된 제 1 압력(P1)이 제 1 안전 임계값(first safety threshold)보다 높아 가스가 팽창 부재(510)를 통과할 때, 제 2 분기부(52)에서 가스의 순환을 허용하거나 또는 차단하도록 구성되는 밸브(520) 자체가 폐쇄 상태로 유지되도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    유체 이송 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 압력 조절 시스템(5)은, 가스 리턴 파이프(4)에서 측정된 제 1 압력(P1)이 제 1 안전 임계값 이하일 때, 제 2 분기부(52)에서 가스의 순환을 허용하거나 또는 차단하도록 구성된 밸브(520)가 개방 상태로 유지되도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    유체 이송 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 팽창 부재(510)는 기계적으로 제어되는 것을 특징으로 하는
    유체 이송 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 팽창 부재(510)는, 그 값의 범위가 제 1 값(A)과 제 2 값(B) 사이인 가스의 입구 압력을 관리하고 그리고 그 값의 범위가 제 3 값(C)과 제 4 값(D) 사이인 가스 출구 압력을 설정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    유체 이송 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 2 분기부(52)에서 가스의 순환을 허용하거나 또는 차단하도록 구성된 밸브(520)는 가스의 제 5 압력 값(E)까지 제 2 분기부(52)에서 가스 순환을 허용하며, 상기 제 5 값(E)은 제 1 값(A)보다 높고, 제 4 값(D)보다 낮은 것을 특징으로 하는
    유체 이송 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 리턴 파이프(4)는 압력 조절 시스템(5)과 공급 탱크(10) 사이에 배치된 압력 제어 밸브(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    유체 이송 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 압력 제어 밸브(40)는, 그 값의 범위가 제 3 값(C)과 제 4 값(D) 사이인 가스의 입구 압력을 관리하며 그리고 그 값의 범위가 제 4 값(D)보다 낮은 제 6 값(F)과 제 3 값(C) 사이인 가스 출구 압력을 설정하는 것을 특징으로 하는
    유체 이송 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 가스 리턴 파이프(4)는, 수용 탱크(20)와 압력 조절 시스템(5) 사이에 배치되고, 압력 제어 밸브(40)와 공급 탱크(10) 사이에서 측정된 가스 압력이 제 6 값(F)보다 높은 값으로 제 2 안전 임계값을 초과할 때 가스 리턴 파이프(4) 내의 가스의 순환을 차단하도록 구성되는 안전 장치(42)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    유체 이송 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 안전 장치(42)는 수용 탱크(4)와 안전 장치(42) 사이에서 측정된 가스 압력이 제 2 값(B)보다 높은 값으로 제 3 안전 임계값을 초과할 때 가스 리턴 파이프(4) 내의 가스의 순환을 차단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 유체를 이송하기 위한 적어도 하나의 장치(0), 및 액체 상태의 가스를 수납하도록 구성된 적어도 하나의 공급 탱크(10) 또는 액체 상태의 가스를 수납하도록 구성된 수용 탱크(20)를 포함하는
    구조물(1, 2).
  13. 액체 천연 가스를 수납하도록 구성된 수용 탱크(20)를 포함하는 적어도 하나의 구조물(2), 및 적어도 공급 탱크(10)를 포함하는 제 12 항에 기재된 적어도 하나의 구조물(1)을 조합하는, 액체 천연 가스를 로딩하기 위한 시스템으로서, 이들 구조물(1, 2) 중 적어도 하나는 부유식 구조물인
    시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 공급 탱크(10)는 0.05barg와 0.700barg 사이의 압력에서 작동하도록 구성되는 반면, 상기 수용 탱크(20)는 0.05barg와 10barg 사이의 압력에서 작동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    시스템.
  15. 공급 탱크(10)로부터 수용 탱크(20)로 액체 천연 가스를 이송하는 방법으로서, 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 유체 이송 장치(0)를 이용하는
    이송 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    제 2 분기부(52)에서 가스의 순환을 허용하거나 또는 차단하도록 구성된 밸브(520)가 가스 리턴 파이프(4)에서 측정된 제 1 압력(P1)이 제 1 안전 임계값보다 높을 때 폐쇄 상태로 유지되고, 다음에 가스가 팽창 부재(510)를 통해 통과되며, 또는 제 2 분기부(52)에서 가스의 순환을 허용하거나 또는 차단하도록 구성된 밸브(520)는 가스 리턴 파이프(4)에서 측정된 제 1 압력(P1)이 제 1 안전 임계값 이하일 때 개방 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는
    이송 방법.
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